项目1 - 控制台计算器

嗨，朋友！我是长安。

欢迎来到第一个实战项目！我们要做一个控制台计算器，可以进行加减乘除运算。这个项目会帮你巩固基础语法，学会处理用户输入和异常处理。

🎯 项目需求

功能列表

支持加、减、乘、除四种基本运算
可以连续计算
输入错误时给出提示
可以随时退出

运行效果

===== 简易计算器 =====
请输入第一个数字：10
请输入运算符（+、-、*、/）：+
请输入第二个数字：5
结果：10 + 5 = 15

是否继续计算？(y/n): y
请输入第一个数字：20
...

🤔 需求分析

在开始写代码之前，我们先分析一下需要做什么：

输入处理
- 接收用户输入的两个数字
- 接收用户输入的运算符
- 验证输入是否合法
计算逻辑
- 根据运算符执行对应的运算
- 处理除数为0的情况
输出结果
- 格式化输出计算结果
循环控制
- 询问用户是否继续计算
- 用户输入 'n' 时退出

📐 功能设计

1. 程序流程图

开始
  ↓
显示欢迎信息
  ↓
┌─────────────┐
│ 输入数字1   │
│ 输入运算符   │
│ 输入数字2   │
└─────────────┘
  ↓
验证输入 ───→ 不合法 ───→ 提示错误
  ↓ 合法
执行运算
  ↓
显示结果
  ↓
询问是否继续 ──→ 是 ──┐
  ↓ 否               │
结束 ←───────────────┘

2. 需要的方法

GetNumber() - 获取用户输入的数字
GetOperator() - 获取用户输入的运算符
Calculate() - 执行计算
DisplayResult() - 显示结果

💻 代码实现

版本1：基础版本

让我们先实现最基本的功能：

using System;

namespace Calculator
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("===== 简易计算器 =====\n");
            
            // 获取第一个数字
            Console.Write("请输入第一个数字：");
            double num1 = double.Parse(Console.ReadLine());
            
            // 获取运算符
            Console.Write("请输入运算符（+、-、*、/）：");
            string op = Console.ReadLine();
            
            // 获取第二个数字
            Console.Write("请输入第二个数字：");
            double num2 = double.Parse(Console.ReadLine());
            
            // 执行计算
            double result = 0;
            
            if (op == "+")
            {
                result = num1 + num2;
            }
            else if (op == "-")
            {
                result = num1 - num2;
            }
            else if (op == "*")
            {
                result = num1 * num2;
            }
            else if (op == "/")
            {
                result = num1 / num2;
            }
            else
            {
                Console.WriteLine("无效的运算符！");
                return;
            }
            
            // 显示结果
            Console.WriteLine($"\n结果：{num1} {op} {num2} = {result}");
            
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

问题：

输入错误时程序会崩溃
除数为0会出错
不能连续计算
代码重复多

版本2：使用方法优化

using System;

namespace Calculator
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("===== 简易计算器 =====\n");
            
            bool continueCalc = true;
            
            while (continueCalc)
            {
                try
                {
                    // 获取输入
                    double num1 = GetNumber("第一个数字");
                    string op = GetOperator();
                    double num2 = GetNumber("第二个数字");
                    
                    // 执行计算
                    double result = Calculate(num1, op, num2);
                    
                    // 显示结果
                    DisplayResult(num1, op, num2, result);
                    
                    // 询问是否继续
                    continueCalc = AskToContinue();
                }
                catch (Exception ex)
                {
                    Console.WriteLine($"\n错误：{ex.Message}\n");
                }
            }
            
            Console.WriteLine("\n感谢使用！再见！");
        }
        
        // 获取数字输入
        static double GetNumber(string prompt)
        {
            Console.Write($"请输入{prompt}：");
            string input = Console.ReadLine();
            
            if (double.TryParse(input, out double number))
            {
                return number;
            }
            else
            {
                throw new Exception("输入的不是有效的数字！");
            }
        }
        
        // 获取运算符
        static string GetOperator()
        {
            Console.Write("请输入运算符（+、-、*、/）：");
            string op = Console.ReadLine();
            
            if (op == "+" || op == "-" || op == "*" || op == "/")
            {
                return op;
            }
            else
            {
                throw new Exception("无效的运算符！");
            }
        }
        
        // 执行计算
        static double Calculate(double num1, string op, double num2)
        {
            switch (op)
            {
                case "+":
                    return num1 + num2;
                case "-":
                    return num1 - num2;
                case "*":
                    return num1 * num2;
                case "/":
                    if (num2 == 0)
                    {
                        throw new Exception("除数不能为0！");
                    }
                    return num1 / num2;
                default:
                    throw new Exception("无效的运算符！");
            }
        }
        
        // 显示结果
        static void DisplayResult(double num1, string op, double num2, double result)
        {
            Console.WriteLine($"\n结果：{num1} {op} {num2} = {result}\n");
        }
        
        // 询问是否继续
        static bool AskToContinue()
        {
            Console.Write("是否继续计算？(y/n): ");
            string answer = Console.ReadLine().ToLower();
            return answer == "y" || answer == "yes";
        }
    }
}

版本3：完整版本（带历史记录）

using System;
using System.Collections.Generic;

namespace Calculator
{
    class Program
    {
        // 用于存储计算历史
        static List<string> history = new List<string>();
        
        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("===== 简易计算器 =====");
            Console.WriteLine("提示：输入 'h' 查看历史记录，输入 'c' 清除历史记录\n");
            
            bool continueCalc = true;
            
            while (continueCalc)
            {
                try
                {
                    // 获取输入
                    Console.Write("请输入第一个数字（或命令）：");
                    string firstInput = Console.ReadLine();
                    
                    // 处理命令
                    if (firstInput.ToLower() == "h")
                    {
                        ShowHistory();
                        continue;
                    }
                    else if (firstInput.ToLower() == "c")
                    {
                        ClearHistory();
                        continue;
                    }
                    
                    // 解析第一个数字
                    if (!double.TryParse(firstInput, out double num1))
                    {
                        throw new Exception("输入的不是有效的数字！");
                    }
                    
                    string op = GetOperator();
                    double num2 = GetNumber("第二个数字");
                    
                    // 执行计算
                    double result = Calculate(num1, op, num2);
                    
                    // 显示结果
                    DisplayResult(num1, op, num2, result);
                    
                    // 保存到历史记录
                    string record = $"{num1} {op} {num2} = {result}";
                    history.Add(record);
                    
                    // 询问是否继续
                    continueCalc = AskToContinue();
                }
                catch (Exception ex)
                {
                    Console.WriteLine($"\n错误：{ex.Message}\n");
                }
            }
            
            Console.WriteLine("\n感谢使用！再见！");
            Console.ReadKey();
        }
        
        // 获取数字输入
        static double GetNumber(string prompt)
        {
            Console.Write($"请输入{prompt}：");
            string input = Console.ReadLine();
            
            if (double.TryParse(input, out double number))
            {
                return number;
            }
            else
            {
                throw new Exception("输入的不是有效的数字！");
            }
        }
        
        // 获取运算符
        static string GetOperator()
        {
            Console.Write("请输入运算符（+、-、*、/）：");
            string op = Console.ReadLine();
            
            if (op == "+" || op == "-" || op == "*" || op == "/")
            {
                return op;
            }
            else
            {
                throw new Exception("无效的运算符！请输入 +、-、* 或 /");
            }
        }
        
        // 执行计算
        static double Calculate(double num1, string op, double num2)
        {
            switch (op)
            {
                case "+":
                    return num1 + num2;
                case "-":
                    return num1 - num2;
                case "*":
                    return num1 * num2;
                case "/":
                    if (num2 == 0)
                    {
                        throw new DivideByZeroException("除数不能为0！");
                    }
                    return num1 / num2;
                default:
                    throw new Exception("无效的运算符！");
            }
        }
        
        // 显示结果
        static void DisplayResult(double num1, string op, double num2, double result)
        {
            Console.ForegroundColor = ConsoleColor.Green;
            Console.WriteLine($"\n结果：{num1} {op} {num2} = {result}\n");
            Console.ResetColor();
        }
        
        // 询问是否继续
        static bool AskToContinue()
        {
            Console.Write("是否继续计算？(y/n): ");
            string answer = Console.ReadLine().ToLower();
            Console.WriteLine();
            return answer == "y" || answer == "yes" || answer == "";
        }
        
        // 显示历史记录
        static void ShowHistory()
        {
            Console.WriteLine("\n===== 计算历史 =====");
            if (history.Count == 0)
            {
                Console.WriteLine("暂无历史记录");
            }
            else
            {
                for (int i = 0; i < history.Count; i++)
                {
                    Console.WriteLine($"{i + 1}. {history[i]}");
                }
            }
            Console.WriteLine("===================\n");
        }
        
        // 清除历史记录
        static void ClearHistory()
        {
            history.Clear();
            Console.WriteLine("\n历史记录已清除！\n");
        }
    }
}

🎮 运行演示

===== 简易计算器 =====
提示：输入 'h' 查看历史记录，输入 'c' 清除历史记录

请输入第一个数字（或命令）：10
请输入运算符（+、-、*、/）：+
请输入第二个数字：5

结果：10 + 5 = 15

是否继续计算？(y/n): y

请输入第一个数字（或命令）：20
请输入运算符（+、-、*、/）：*
请输入第二个数字：3

结果：20 * 3 = 60

是否继续计算？(y/n): y

请输入第一个数字（或命令）：h

===== 计算历史 =====
1. 10 + 5 = 15
2. 20 * 3 = 60
===================

请输入第一个数字（或命令）：n

感谢使用！再见！

📚 知识点总结

这个项目用到了以下知识点：

知识点	说明
变量和数据类型	`double`、`string`、`bool`
运算符	算术运算符、比较运算符
控制流程	`if-else`、`switch`
循环	`while` 循环
方法	方法的定义和调用
异常处理	`try-catch`、自定义异常
集合	`List<T>` 存储历史记录
字符串操作	字符串插值、`ToLower()`
控制台输入输出	`Console.ReadLine()`、`Console.WriteLine()`

💡 代码优化建议

1. 使用枚举定义运算符

enum Operator
{
    Add,
    Subtract,
    Multiply,
    Divide
}

2. 使用策略模式

把每个运算封装成一个类，更易扩展。

3. 添加科学计算功能

支持幂运算、开方、三角函数等。

🚀 扩展功能建议

完成基本功能后，可以尝试添加：

支持更多运算
- 求余数（%）
- 幂运算（^）
- 开方（√）
支持表达式计算
- 一次性输入完整表达式：10 + 5 * 2
- 支持括号优先级
保存历史记录到文件
- 退出时保存历史记录
- 启动时加载历史记录
美化界面
- 使用颜色区分不同类型的输出
- 添加边框和图标
支持单位转换
- 长度、重量、温度等单位转换

🎯 练习任务

基础任务：完整实现版本2的代码，确保所有功能正常
进阶任务：在版本2的基础上，添加求余数运算
挑战任务：实现版本3，添加历史记录功能
超级挑战：实现表达式计算，支持 (1 + 2) * 3 - 4 / 2

📝 项目小结

恭喜你完成了第一个项目！通过这个项目，你应该：

✅ 掌握了如何处理用户输入
✅ 学会了使用方法组织代码
✅ 理解了异常处理的重要性
✅ 熟练使用了基本语法和控制流程
✅ 体验了从需求到实现的完整过程

🎯 下一步

完成计算器项目后，下一个项目我们要做一个"待办事项管理"应用，学习如何使用集合管理数据，并实现数据持久化！

下一个项目：待办事项管理 →

💪 自我检测

[ ] 能够独立实现基本的四则运算
[ ] 知道如何处理除数为0的情况
[ ] 会使用 try-catch 捕获异常
[ ] 能够把功能封装成独立的方法
[ ] 理解程序的循环控制流程

第一个项目完成了！是不是很有成就感？继续加油！💪